Alinsunod sa pangunahing prinsipyo na ang bagay na palaging may kaugaliang sakupin ang masiglang pinaka-kanais-nais na estado, ang mga indibidwal na atomo ay may higit o mas mababa binibigkas na pagkahilig upang lumikha ng isang atomic compound. Ang pagkakaiba-iba sa enerhiya ng isang indibidwal na atomo at isang atom sa isang compound ng isang solid, lalo na sa isang kristal, ang EК ay tinawag na nagbubuklod na enerhiya na E. Ang umiikot na enerhiya na EB \u003d EA-EK ay katumbas ng enerhiya na ginugol sa paglabas ng isang indibidwal na atom mula sa compound nito. Nakasalalay ito sa naaangkop na uri ng bono, sanhi kung saan nilikha ang koneksyon ng atomic.
Ang mga puwersa na tinitiyak ang pagdirikit ng isang kristal ay ang akit sa pagitan ng mga negatibong singil na mga electron at positibong sisingilin ng atomic nuclei. Ang mga kaakit-akit na pwersa ay nabuo mula sa pagkahilig ng mga atomo upang makamit ang saturation ng mga estado ng kabuuan sa kaukulang panlabas na shell, ibig sabihin tanggapin ang pagsasaayos ng inert gas. Sa ika-2, ika-3, ika-4 na mga kabibi, nangyayari ito sa kaso ng ganap na nasakop na mga s- at p-estado (s2 at p6), ibig sabihin kapag ang kaukulang panlabas na shell ay inookupahan ng walong electron.
Ang mga puwersa ng pagkahumaling ay sinasalungat ng mga puwersa ng pagtataboy sa pagitan ng parehong pagsingil ng nuclei at sa pagitan ng mga electron. Mula sa balanse ng kaakit-akit at kasuklam-suklam na pwersa, ang distansya sa pagitan ng mga atomo sa mala-kristal na compound ay nilikha, na tinutukoy ng mga estado ng kabuuan ng mga panlabas na electron at ang uri ng bono (Larawan 5.6.1). Para sa distansya r0, ang mga puwersa ng pagkahumaling at pagtulak ay binabayaran (pantay-pantay). Ang crystalline compound ay nasa balanse.

Kaya, mauunawaan na ang istraktura ng panlabas na mga shell ng electron ay humahantong sa iba't ibang mga uri ng pagbubuklod sa pagitan ng mga indibidwal na atomo. Tinutukoy ng uri ng bono ang mga katangian ng katangian ng atomic compound. Kung narito kinakailangan na bigyan ang pinakamalaking pansin sa metal na bono, pagkatapos ay upang maunawaan ang istraktura at mga katangian ng mga solido, ang iba pang mga uri nito ay dapat ding isaalang-alang. Nakasalalay sa halaga ng lakas ng bono, ang mga sumusunod na uri nito ay nakikilala (Larawan.5.6.2):
1. Koneksyon sa Van der Waals (tingnan ang Larawan 5.6.2, a).
Ang ganitong uri ng bono ay matatagpuan sa mga solidong inert gas at mga molekular na kristal. Ito ay may isang napakababang binding enerhiya. Dahil ang mga inert gas ay may buong (inookupahan) na mga estado ng kabuuan sa panlabas na shell, ang pagkahilig ng naturang mga atomo na magkaisa sa isang malakas na compound ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang pamamahagi ng singil ay hindi spherically symmetric, ngunit may isang dipole sandali. Ang positibo at negatibong mga poste ay nagdudulot ng mahinang koneksyon (pagkakaisa) ng mga solido na ito, na kung saan ay nag-kristal sa pinakamakapal na pag-iimpake ng mga spheres-atom.
2. Metal bond (tingnan ang Larawan.5.6.2, b).
Ang mga metal ay may isang manipis na puno ng panlabas na shell ng electron. Ang mga panlabas na electron ng atoms ay ibinibigay at hindi na nabibilang sa mga tiyak na atomo. Sa ilang mga metal, halimbawa, sa Fe at B, ang hindi kumpletong nasasakupang mga estado ng kabuuan ay nagtataguyod ng pagbubuklod sa malapit na panloob na mga shell ng electron. Ang mga ionic framework ng mga metal ay "lumutang" sa electron gas, na gumaganap bilang isang "coupler". Salamat sa malayang paggalaw ng mga electron, nilikha ang mahusay na kondaktibiti sa kuryente. Dahil ang lahat ng mga atom sa mga metal ay sumasakop sa mga katumbas na posisyon, sa ilalim ng pagkilos ng panlabas na pwersa, ang mga atom ay maaaring lumipat kaugnay sa bawat isa, at palagi silang nakakahanap ng katumbas na mga lugar sa kapitbahayan. Maaari nitong ipaliwanag ang mahusay na kalagkitan ng mga metal. Sa parehong oras, ang likas na katangian ng bono ay nagbubunga ng pagkahilig ng mga metal sa pinakapal na pag-iimpake ng mga spheres-atoms.
3. Homeopolar (covalent) bond (tingnan ang Larawan 5.6.2, c).
Narito ang pinag-uusapan natin bono ng valence... Sa tulong ng mga nakadirekta na pwersa ng valence, naka-link ang mga homogenous atoms. Sa kasong ito, ang lakas ng umiiral na enerhiya ay medyo mataas. Sa pagsusumikap para sa isang puno ng panlabas na shell, ang mga atomo ay nagsasama upang ang mga nawawalang electron ay pinalitan sa isang paraan na dalawa o higit pang mga electron ay nabibilang nang sabay-sabay sa dalawa o higit pang mga atom. Ang chlorine na may pitong mga electron, halimbawa, ay may walang estado na enerhiya sa panlabas na shell. Dahil sa kombinasyon ng dalawang mga atomo ng klorin, ang dalawang electron na ito ay nahahati sa gayon sa Cl2 Molekyul mayroong isang kumpletong nasakop na shell para sa bawat atom. Dahil dito, nababawasan ang enerhiya sa Molekyul ng isang indibidwal na atomo.
Kung ang dalawang electron para sa kumpletong kapalit ng estado ng enerhiya ay wala sa panlabas na shell, kung gayon ang covalent bond ng tatlong mga atom ay matatag, halimbawa, sa antimony Sb3. Ang Carbon ay walang apat na electron sa panlabas na shell, kaya't ibinabahagi ng carbon atom ang mga nawawalang electron sa apat nitong pinakamalapit na kapitbahay. Kaya, ang pagsasaayos ng limang mga atomo sa brilyante ay matatag. Ang bilang ng pinakamalapit na kapitbahay, ibig sabihin ang bilang ng koordinasyon ay kinakalkula sa ganitong paraan mula sa 8-N, na ang N ay ang bilang ng mga electron sa panlabas na shell. Kaya, ang isang covalent bond ay posible lamang para sa mga elemento na may N ≤ 4. Para sa N ≥ 4, ang bilang ng mga electron para sa ganitong uri ng pagdirikit ay hindi sapat. Ang mga kristal na may isang covalent bond ay napakahirap (brilyante) at matatagpuan sa puro porma napakababang pag-uugali.
4. Heteropolar (ionic) bond (tingnan ang Larawan 5.6.2, d).

Ang ganitong uri ng koneksyon ay napakatindi. Sa pamamagitan ng ganitong uri, ang mga elemento na may halos ganap na nasakop na mga panlabas na shell ng electron ay konektado sa mga elemento na may halos walang tao na panlabas na mga shell. Upang mabuo ang mga saradong shell, isang elemento ang nagbibigay ng isang electron, isang elemento ang tumatanggap sa kanila.
Kaya, nabuo ang isang kristal na NaCl dahil sa ang katunayan na Na ay nagbibigay ng elektron nito sa panlabas na shell, at tinatanggap ito ni Cl, na walang elektron. Dahil dito, ang Na + na may positibong labis na pagsingil ay naging isang cation, Cl- na may negatibong pagsingil ay naging isang anion. Ang komunikasyon sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa electrostatic ng mga salungat na sisingilin ng mga ions. Sa isang ionic kristal, ang mga ions ay nakaayos upang ang pang-akit ng Coulomb na hindi katulad ng mga singil ay mas malakas kaysa sa pagtulak ng Coulomb ng magkaparehong mga ions. Ang katangian ng mga kristal na istraktura para sa mga kristal na ionic ay ang mga istraktura ng sodium chloride at cesium chloride. Dahil ang mga bono ay dapat na masira sa panahon ng pagpapapangit, ang mga kristal na ito, tulad ng mga covalent, ay matigas at malutong. Solidong katawan na may ionic bonding ay may electrolytic conductivity.
Sa mga metal, kasama ang metal adhesion, mayroon ding ionic at covalent bond... Ang mga uri ng bono ay matatagpuan higit sa lahat sa mga intermetallic phase. Bukod dito, ang mga ganitong uri ng komunikasyon sa karamihan ng mga kaso ay matatagpuan hindi sa isang dalisay na estado, ngunit sa magkahalong anyo. Intermetallic; ang mga phase, na kaibahan sa mga pulos metal, ay napakahirap, malutong at mapanatili ang kanilang mga katangian ng lakas hanggang sa mataas na temperatura. Kaya, ang mga intermetallic phase ay angkop para sa paggawa ng mga metal na matigas, magsuot at lumalaban sa init.
Ang Carbides ay mahalagang anyo ng mga intermetallic phase.
Bilang karagdagan sa mga isinasaalang-alang na uri ng komunikasyon, dapat din nating banggitin ang komunikasyon ng hydrogen bridge. Kadalasang ionic ang bono na ito. Ang hydrogen atom ay nawawala ang electron nito at, kapag idineposito, lumilikha ng isang tulay sa pagitan ng matindi negatibong mga atomo, tulad ng F, N at O.

§Isa. Paano pineke ng mga electron ang isang covalent bond

Ang mga Molecule ay binubuo ng mga atom na magkakasamang naka-link.
Pero bilang konektado - naka-link, nakadikit, nakakadena? At sino ang locksmith, karpintero, o panday na nag-uugnay ng mga atom?
Alam mo na sa mga sinaunang panahon ito ay isinasaalang-alang sa pagkakasunud-sunod ng mga bagay na ang mga atomo ay konektado ng mga kawit. Ito ay hindi malayo mula dito sa mga pindutan na may mga loop.
Pagbibiro sa tabi, aaminin natin na ang tanong ay talagang mahirap: pagkatapos ng lahat, ang shell ng bawat atomo na konektado upang bumuo ng isang molekula ay binubuo ng mga electron, na sinisingil ng parehong palatandaan, samakatuwid, kapag sinusubukang ilapit ang mga cloud ng electron , isang malakas na pagtulak ay hindi maiwasang mangyari.
Ngunit ang mga atomo ay pareho kumonekta! At - sa tulong ng mga mismong electron na, tila, salungatin lamang ang koneksyon.

Ganito ito ...
Alalahanin na nag-denote kami ng mga electron sa isang atom nang magkakaiba - na may isang arrow na nakaturo pataas at isang arrow na nakaturo pababa:

At ↓

at matatagpuan sa pagitan ng mga nuclei ng dalawang mga atomo. Ang parehong positibong sisingilin na atomic nuclei ay maaakit sa negatibong pares ng electron, at samakatuwid sa bawat isa:

Ito ay kung paano ang pinakasimpleng diatomic Molekyul ay nabuo mula sa dalawang magkakahiwalay na mga atomo. Halimbawa, sa dalawa atomo hydrogen H Kinalabasan molekyul H 2:

Walang natitira: upang maunawaan kung bakit biglang kumuha ng dalawang electron upang magkaisa sa isang pares?

Ang mga sinaunang pilosopo ng Griyego ay may tiyak na sagot sa katanungang ito. Naniniwala sila na ang mga kaganapan sa mundo ng mga atom ay pinamumunuan, tulad ng sa mga tao, ng dalawang damdamin - pag-ibig at poot.
Nangangahulugan ito na ang kapwa pagtataboy ay poot, at ang koneksyon ng dalawang atoms ay pagkakaibigan, pag-ibig at sa huli maligayang pagsasama.

Ang mga walang muwang na ideya ng unang panahon ngayon ay kailangang suportahan ng ilang uri ng materyal, pisikal na paliwanag. Ngunit huwag nating ipalagay na ang dalawang electron - dalawang arrow - CLUTCH sa bawat isa sa kanilang mga balahibo? Ang puntong ito ay ganap na naiiba!

Ang bawat electron, bilang karagdagan sa isang singil sa kuryente, ay may isang magnetikong sandali at kumikilos tulad ng isang mikroskopiko pang-akit... Dalawang electron na may salungat na nakadirekta na mga arrow dalawa ganyan micromagnet may katapat na mga poste. Kaya naaakit sila sa bawat isa:

Sa isang paraan o sa iba pa, isang pares ng mga electron ang nabuo. Ngunit upang mangyari ito, kinakailangan na ang mga atomo ay lumapit sa bawat isa, at ang kanilang mga ulap ng elektron ay bahagyang nagsasapawan. Tinawag ng mga Chemist ang sitwasyong ito sa atomic na "ekonomiya" nagsasapawan na mga atomic orbital.

Gawin natin ang parehong halimbawa ng pagbuo ng isang hydrogen Molekyul mula sa mga atomo. Dalawang spherical (spherical) orbitals, dalawang electron ulap ay nagsasapawan at ipasok ang isa sa isa pa, tulad nito:

Sa kasong ito, covalent bond.

Ang Covalent ay isang bond ng kemikal na nabuo ng isang pares ng mga electron.

Kung isasalin namin ang aming larawan sa wika ng mga cell ng kabuuan, ganito ang magiging hitsura nito:

Sinabi ng mga kemista na ang bono ng kemikal sa kasong ito ay nabuo ni palitan(kung hindi man - sa pamamagitan ng "katumbas") mekanismo".

Eksakto ang parehong hydrogen Molekyul ay maaaring mabuo sa ibang paraan, kung nakikipag-ugnayan sila sa bawat isa cation hydrogen H + (wala itong iisang electron, ngunit walang laman lamang atomic orbital) at anion hydrogen H -, na mayroong isang pares ng mga electron:

H + + H - \u003d H 2

Sa diagram ng enerhiya, ganito ang hitsura.

Ang Chemistry ay isang kamangha-manghang at nakalilito na agham. Para sa ilang kadahilanan, naiugnay ito sa mga maliliwanag na eksperimento, mga multi-kulay na tubo ng pagsubok, makapal na ulap ng singaw. Ngunit ilang tao ang nag-iisip tungkol sa kung saan nagmula ang "mahika" na ito. Sa katunayan, walang reaksyon na nagaganap nang walang pagbuo ng mga compound sa pagitan ng mga atomo ng mga reactant. Bukod dito, ang mga "jumper" na ito ay matatagpuan sa mga simpleng elemento. Naaapektuhan nila ang kakayahang mag-react ng mga sangkap at ipaliwanag ang ilan sa kanilang mga pisikal na katangian.

Ano ang mga uri mga bono ng kemikal at paano sila nakakaapekto sa mga koneksyon?

Teorya

Kailangan mong magsimula sa pinakasimpleng. Ang isang bono ng kemikal ay isang pakikipag-ugnay kung saan ang mga atomo ng isang sangkap ay nagsasama upang makabuo ng mas kumplikadong mga sangkap. Ito ay isang pagkakamali na maniwala na ito ay katangian lamang ng mga compound tulad ng mga asing-gamot, acid at base - kahit na mga simpleng sangkap, ang mga molekula na binubuo ng dalawang mga atomo, ay may mga "tulay" na ito, kung maaari itong tawagin ayon sa kaugalian ng isang bono. Sa pamamagitan ng paraan, mahalagang tandaan na ang mga atomo lamang na may iba't ibang mga singil ang maaaring magkaisa (ito ang batayan ng pisika: ang mga pantay na sisingilin na mga partikulo ay nagtataboy, at ang mga kabaligtaran ay nakakaakit), upang sa kumplikadong mga sangkap palaging magkakaroon ng isang cation (isang ion na may positibong singil) at isang anion (isang negatibong maliit na butil), at ang compound mismo ay palaging magiging walang kinikilingan.

Subukan natin ngayon upang malaman kung paano nangyayari ang pagbuo ng isang bono ng kemikal.

Mekanismo ng pagbuo

Ang anumang sangkap ay may isang tiyak na bilang ng mga electron na ipinamamahagi sa mga layer ng enerhiya. Ang pinaka-mahina laban ay ang panlabas na layer, na karaniwang naglalaman ng pinakamaliit na halaga ng mga maliit na butil na ito. Maaari mong malaman ang kanilang numero sa pamamagitan ng pagtingin sa numero ng pangkat (isang linya na may mga numero mula isa hanggang walo sa tuktok ng periodic table), kung saan matatagpuan ang elemento ng kemikal, at ang bilang ng mga layer ng enerhiya ay katumbas ng bilang ng ang panahon (mula isa hanggang pitong, patayong linya sa kaliwa ng mga elemento).

Sa isip, may walong mga electron sa panlabas na layer ng enerhiya. Kung walang sapat sa kanila, sinusubukan ng atom na hilahin sila mula sa isa pang maliit na butil. Nasa proseso ito ng pagpili ng mga electron na kinakailangan upang makumpleto ang panlabas na layer ng enerhiya na nabuo ang mga kemikal na bono ng mga sangkap. Ang kanilang numero ay maaaring magkakaiba at depende sa bilang ng mga valence, o walang pares, na mga maliit na butil (upang malaman kung ilan ang nasa isang atom, kailangan mong buuin ang elektronikong pormula nito). Ang bilang ng mga electron na walang pares ay magiging katumbas ng bilang ng nabuong mga bono.

Medyo higit pa tungkol sa mga uri

Ang mga uri ng mga bono ng kemikal na nabuo sa panahon ng mga reaksyon o sa molekula lamang ng isang sangkap ay ganap na umaasa sa mismong elemento. Mayroong tatlong uri ng "tulay" sa pagitan ng mga atomo: ionic, metallic at covalent. Ang huli naman ay nahahati sa polar at non-polar.

Upang maunawaan kung anong uri ng bono ang naiugnay ng mga atomo, isang uri ng panuntunan ang ginagamit: kung ang mga elemento ay nasa kanan at kaliwang bahagi ng talahanayan (iyon ay, sila ay isang metal at isang hindi metal, halimbawa NaCl), kung gayon ang kanilang koneksyon ay isang mahusay na halimbawa ng isang ionic bond. Dalawang mga di-metal na form (HCl), at dalawang mga atomo ng isang sangkap, na pinagsasama sa isang molekula, ay bumubuo ng isang covalent na hindi polar (Cl 2, O 2). Ang mga uri sa itaas ng mga bono ng kemikal ay hindi angkop para sa mga sangkap na binubuo ng mga metal - mayroon lamang

Pakikipag-ugnay sa covalent

Tulad ng nabanggit kanina, ang mga uri ng mga bono ng kemikal ay may tiyak na epekto sa mga sangkap. Kaya, halimbawa, ang isang covalent na "tulay" ay napaka-hindi matatag, dahil kung saan ang mga koneksyon dito ay madaling nawasak ng kaunting impluwensyang panlabas, halimbawa, pag-init. Totoo, nalalapat lamang ito mga sangkap ng molekula... Ang parehong mayroon istrakturang hindi molekular, halos hindi masisira (isang mainam na halimbawa ay isang brilyante na kristal - isang tambalan ng mga carbon atoms).

Bumalik tayo sa polar at non-polar. Sa non-polar lahat ng bagay ay simple - ang mga electron, sa pagitan ng kung saan nabuo ang "tulay", ay nasa pantay na distansya mula sa mga atomo. Ngunit sa pangalawang kaso, inilipat ang mga ito sa isa sa mga elemento. Ang nagwagi sa "paghila" ay ang sangkap na ang electronegativity (ang kakayahang makaakit ng mga electron) ay mas mataas. Natutukoy ito alinsunod sa mga espesyal na talahanayan, at mas malaki ang pagkakaiba sa halagang ito para sa dalawang elemento, mas maraming polar ang ugnayan sa pagitan nila. Totoo, ang tanging bagay kung saan maaaring maging kapaki-pakinabang ang kaalaman sa electronegibility ng mga elemento ay ang kahulugan ng isang kation (isang positibong singil ay isang sangkap kung saan mas mababa ang halagang ito) at isang anion (isang negatibong maliit na butil na may mas mahusay na kakayahang akitin electron).

Ionic bond

Hindi lahat ng mga uri ng mga bono ng kemikal ay angkop para sa pagsasama-sama ng metal at di-metal. Tulad ng nabanggit sa itaas, kung ang pagkakaiba sa electronegibility ng mga elemento ay malaki (at ito mismo ang nangyayari kapag matatagpuan ang mga ito sa magkabilang bahagi ng talahanayan), sa pagitan nila ay nabuo ionic bond... Sa kasong ito, ang mga electronidad ng valence ay lilipat mula sa isang atom na may mas mababang electronegativity sa isang atom na may mas mataas, na bumubuo ng anion at isang cation. Ang pinaka-kapansin-pansin na halimbawa ng naturang bono ay ang compound ng isang halogen at isang metal, halimbawa AlCl 2 o HF.

Metal bond

Mas madali pa ito sa mga metal. Ang mga uri sa itaas ng mga bono ng kemikal ay alien sa kanila, dahil mayroon silang sarili. Maaari itong ikonekta ang parehong mga atomo ng isang sangkap (Li 2) at magkakaiba (AlCr 2), sa huling kaso, nabuo ang mga haluang metal. Kung magsalita tungkol sa mga katangiang pisikal, pagkatapos ay pagsamahin ng mga metal ang kaplastikan at lakas, iyon ay, hindi sila gumuho sa kaunting epekto, ngunit binago lamang ang kanilang hugis.

Intermolecular bond

Sa pamamagitan ng paraan, ang mga bono ng kemikal sa mga molekula ay mayroon din. Tinawag silang intermolecular. Ang pinakakaraniwang uri ay hydrogen bondkung saan ang isang hydrogen atom ay humihiram ng mga electron mula sa isang elemento na may mataas na electronegativity (mula sa isang Molekyul sa tubig, halimbawa).

Pansin, ngayon LANG!

Estado ng oksihenasyon

Sa kakayahang makita ng kondisyon na singil

Alam ng bawat guro kung gaano ang ibig sabihin ng unang taon ng pag-aaral ng kimika. Ito ay mauunawaan, kawili-wili, mahalaga sa buhay at kapag pumipili ng isang propesyon? Higit na nakasalalay sa kakayahan ng guro na magbigay ng naa-access at malinaw na mga sagot sa mga "simpleng" katanungan ng mga mag-aaral.

Isa sa mga katanungang ito ay: "Saan nagmula ang mga formula ng mga sangkap?" - nangangailangan ng kaalaman sa konsepto ng "estado ng oksihenasyon".

Ang pagbubuo ng konsepto ng "estado ng oksihenasyon" bilang "kondisyon na pagsingil ng mga atomo ng mga sangkap ng kemikal sa isang compound, na kinakalkula batay sa palagay na ang lahat ng mga compound (parehong ionic at covalently polar) ay binubuo lamang ng mga ions" (tingnan ang: Gabrielyan O.S.Chemistry-8. M.: Bustard, 2002,
kasama si 61) ay magagamit sa ilang mga mag-aaral na nakakaunawa sa likas na katangian ng pagbuo ng isang kemikal na bono sa pagitan ng mga atomo. Ang kahulugan na ito ay mahirap tandaan ng karamihan, kailangan itong mai-cram. At para saan?

Ang kahulugan ay isang hakbang sa katalusan at nagiging isang tool para sa trabaho kapag hindi ito kabisado, ngunit naalala sapagkat ito ay naiintindihan.

Sa simula ng pag-aaral ng isang bagong paksa, mahalaga na ilarawan ang biswal na mga abstract na konsepto, na kung saan ay lalong marami sa kurso ng kimika sa ika-8 baitang. Ito ang diskarte na nais kong imungkahi, at upang mabuo ang konsepto ng "estado ng oksihenasyon" bago pag-aralan ang mga uri ng mga bono ng kemikal at bilang batayan para maunawaan ang mekanismo ng pagbuo nito.

Mula sa mga unang aralin, natutunan ang mag-apply ng ikawalong grader pana-panahong sistema mga elemento ng kemikal bilang isang talahanayan na sanggunian para sa pagguhit ng mga diagram ng istraktura ng mga atomo at pagtukoy ng kanilang mga pag-aari sa bilang ng mga electronyang valence. Sa pagsisimula ko upang mabuo ang konsepto ng "estado ng oksihenasyon", nagtuturo ako ng dalawang aralin.

Aralin 1.
Bakit ang mga atom na nonmetal
kumonekta sa bawat isa?

Managinip tayo Ano ang magiging hitsura ng mundo kung ang mga atomo ay hindi sumali nang magkasama, walang mga molekula, kristal at mas malalaking pormasyon? Kapansin-pansin ang sagot: ang mundo ay hindi nakikita. Ang mundo ng mga pisikal na katawan, buhayin at walang buhay, simpleng wala!

Susunod, tinatalakay namin kung ang lahat ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal ay nagsasama. Mayroon bang mga solong atomo sa kalikasan? May mga pala - ito ang mga atomo ng marangal (inert) na mga gas. Ihambing istrukturang elektronik atomo ng marangal na mga gas, nalaman natin ang kakaibang katangian ng nakumpleto at matatag na antas ng panlabas na enerhiya:

Ang ekspresyong "mga antas ng panlabas na enerhiya ay nakumpleto at matatag" ay nangangahulugang ang mga antas na ito ay naglalaman ng maximum na bilang ng mga electron (para sa isang helium atom - 2 e, mga atomo ng iba pang marangal na gas - 8 e).

Paano ipaliwanag ang katatagan ng panlabas na antas ng walong electron? Mayroong walong pangkat ng mga elemento sa pana-panahong talahanayan, na nangangahulugang ang maximum na bilang ng mga electron ng valence ay walong. Ang mga atom ng mga marangal na gas ay solong dahil ang mga ito ay may pinakamataas na bilang ng mga electron sa antas ng panlabas na enerhiya. Hindi sila bumubuo ng mga molekula tulad ng Cl 2 at P 4, ni mga kristal na sala-salatulad ng grapayt at brilyante. Pagkatapos ay maaari itong ipalagay na ang mga atomo ng natitirang mga elemento ng kemikal ay may posibilidad na tanggapin ang shell ng isang marangal na gas - walong electron sa panlabas na antas ng enerhiya - sa pamamagitan ng pagkonekta sa bawat isa.

Suriin natin ang palagay na ito gamit ang halimbawa ng pagbuo ng isang Molekyul na tubig (ang pormulang H 2 O ay kilala sa mga mag-aaral, pati na rin ang katotohanang ang tubig ang pangunahing sangkap ng planeta at buhay). Bakit ang pormula para sa tubig H 2 O?

Gamit ang mga atomic diagram, nahulaan ng mga mag-aaral kung bakit kapaki-pakinabang na pagsamahin ang dalawang H atoms at isang O atom sa isang Molekyul. Bilang isang resulta ng pag-aalis ng mga solong electron mula sa dalawang hydrogen atoms, walong electron ang inilalagay sa oxygen atom sa panlabas na antas ng enerhiya. Iminumungkahi ng mga mag-aaral iba't ibang paraan kapwa pag-aayos ng mga atomo. Pumili kami ng isang simetriko na pagpipilian, binibigyang diin ang pamumuhay ng kalikasan ayon sa mga batas ng kagandahan at pagkakaisa:

Ang kumbinasyon ng mga atomo ay humahantong sa pagkawala ng kanilang electroneutrality, bagaman ang molekula sa kabuuan ay walang kinikilingan sa electrically:

Ang nagresultang pagsingil ay tinukoy bilang may kondisyon, dahil ito ay "nakatago" sa loob ng isang electrically neutral Molekyul.

Binubuo namin ang konsepto ng "electronegativity": ang oxygen atom ay may isang kondisyong negatibong pagsingil ng –2, sapagkat inilipat niya ang dalawang electron mula sa mga hydrogen atoms patungo sa kanya. Nangangahulugan ito na ang oxygen ay mas electronegative kaysa hydrogen.

Isusulat namin: electronegativity (EO) - ang pag-aari ng mga atomo upang mawala ang mga electron ng valence mula sa iba pang mga atomo sa kanilang sarili. Nagtatrabaho kami sa isang bilang ng electronegibility ng mga hindi metal. Gamit ang panaka-nakang sistema, ipinapaliwanag namin ang pinakadakilang electronegativity ng fluorine.

Pinagsasama ang lahat ng nasa itaas, binubuo at isinusulat namin ang kahulugan ng estado ng oksihenasyon.

Ang estado ng oksihenasyon ay ang kondisyunal na pagsingil ng mga atomo sa isang compound, katumbas ng bilang ng mga electron na lumipat patungo sa mga atomo na may higit na electronegativity.

Ang terminong "oksihenasyon" ay maaari ding ipaliwanag bilang pagbabalik ng mga electron sa mga atomo ng mas maraming electronegative na elemento, na binibigyang diin na kapag ang mga atom ng iba't ibang mga di-metal ay pinagsama, isang paglilipat lamang ng mga electron sa isang mas electronegative non-metal na madalas na nangyayari. Samakatuwid, ang electronegativity ay isang pag-aari ng mga atom ng mga di-metal, na makikita sa pamagat na "Ang serye ng electronegativity ng mga hindi metal."

Ayon sa batas ng pagiging matatag komposisyon ng mga sangkapnatuklasan ng siyentipikong Pranses na si Joseph Louis Proust noong 1799-1806, ang bawat dalisay na kemikal na sangkap, anuman ang lokasyon at pamamaraan ng paggawa nito, ay may pare-parehong sangkap. Nangangahulugan ito na kung may tubig sa Mars, magkatulad ito sa parehong "ash-two-o"!

Bilang isang pagsasama-sama ng materyal, susuriin namin ang "kawastuhan" ng formula ng carbon dioxide, na kumukuha ng isang pamamaraan para sa pagbuo ng isang CO2 na Molekyul:

Ang mga atom na may iba't ibang electronegativity ay konektado: carbon (EO \u003d 2.5) at oxygen (EO \u003d 3.5). Mga electron ng Valence (4 e) ng carbon atom ay nawala sa dalawang mga atomo ng oxygen (2 e - sa isang atom O at 2 e- sa ibang atom O). Samakatuwid, ang estado ng oksihenasyon ng carbon ay +4 at ang estado ng oksihenasyon ng oxygen ay –2.

Ang pagkonekta, kumpleto ang mga atomo, ginagawang matatag ang antas ng panlabas na enerhiya (umakma ito hanggang sa 8 e). Iyon ang dahilan kung bakit ang mga atomo ng lahat ng mga elemento, maliban sa mga marangal na gas, ay nagsasama sa bawat isa. Ang mga atom ng marangal na gas ay solong, ang kanilang mga formula ay nakasulat na may karatula elemento ng kemikal: Hindi, Ne, Ar, atbp.

Ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo ng mga marangal na gas, tulad ng lahat ng mga atom sa isang libreng estado, ay zero:

Ito ay naiintindihan, mula pa ang mga atom ay walang kinikilingan sa electrically.

Ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo sa mga molekula ng mga simpleng sangkap ay zero din:

Kapag nakakonekta ang mga atomo ng isang elemento, walang pag-aalis ng mga electron na nangyayari, dahil pareho ang kanilang electronegativity.

Ginagamit ko ang kabalintunaan: paano ang mga atom na hindi metal sa mga diatomic na molekula ng mga gas, halimbawa, murang luntian, ay umakma sa kanilang panlabas na antas ng enerhiya sa walong mga electron? Skematikal na kumatawan sa tanong tulad ng sumusunod:

Mga pagdidagdag ng mga electron ng valence ( e) ay hindi nangyari, dahil ang electronegativity ng parehong mga chlorine atoms ay pareho.

Ang tanong na ito ay ikinagugulat ng mga mag-aaral.

Bilang isang pahiwatig, iminungkahi na isaalang-alang ang isang mas simpleng halimbawa - ang pagbuo ng isang diatomic hydrogen Molekyul.

Mabilis na nalaman ng mga mag-aaral na dahil imposible ang pag-aalis ng electron, maaaring pagsamahin ng mga atomo ang kanilang mga electron. Ang pamamaraan ng naturang proseso ay ang mga sumusunod:

Ang mga electron ng Valence ay naging pangkaraniwan, na kumokonekta sa mga atomo sa isang Molekyul, habang ang antas ng panlabas na enerhiya ng parehong mga hydrogen atoms ay nagiging kumpleto.

Ipinapanukala kong ilarawan ang mga electron ng valence na may mga tuldok. Pagkatapos ang karaniwang pares ng mga electron ay dapat na matatagpuan sa axis ng mahusay na proporsyon sa pagitan ng mga atomo, mula noon kapag ang mga atom ng isang sangkap ng kemikal ay nagsasama, ang pag-aalis ng mga electron ay hindi nangyari. Samakatuwid, ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo ng hydrogen sa isang Molekyul ay zero:

Ito ang naglalagay ng pundasyon para sa karagdagang pag-aaral ng covalent bond.

Bumalik kami sa pagbuo ng isang diatomic chlorine Molekyul. Ang ilan sa mga mag-aaral ay hulaan na iminumungkahi ang sumusunod na pamamaraan para sa pagsasama ng mga chlorine atoms sa isang Molekyul:

Inilabas ko ang atensyon ng mga mag-aaral na ang mga walang pares na valence electron ay bumubuo ng isang karaniwang pares ng mga electron na kumokonekta sa mga atom ng chlorine sa isang Molekyul.

Sa gayon, maaaring magawa ng mga mag-aaral ang kanilang mga natuklasan, ang kagalakan na hindi lamang naalala sa mahabang panahon, ngunit nagkakaroon din ng pagkamalikhain, personalidad bilang isang buo.

Sa bahay, natanggap ng mga mag-aaral ang gawain: upang ilarawan ang mga scheme ng pagbuo ng karaniwang mga pares ng electron sa mga molekula ng fluorine F 2, hydrogen chloride HCl, oxygen O 2 at tukuyin ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo sa kanila.

Sa takdang-aralin, kailangan mong lumayo mula sa template. Kaya, kapag gumuhit ng isang pamamaraan para sa pagbuo ng isang molekula ng oxygen, ang mga mag-aaral ay kailangang ilarawan ang hindi isa, ngunit dalawang karaniwang mga pares ng mga electron sa axis ng mahusay na proporsyon sa pagitan ng mga atomo:

Sa pamamaraan para sa pagbuo ng isang hydrogen chloride Molekyul, ang pag-aalis ng isang karaniwang pares ng mga electron sa isang mas electronegative chlorine atom ay dapat ipakita:

Sa compound ng HCl, ang mga estado ng oksihenasyon ng mga atomo ay: Н - +1 at Cl - –1.

Kaya, ang kahulugan ng estado ng oksihenasyon bilang kondisyunal na pagsingil ng mga atomo sa isang Molekyul, katumbas ng bilang ng mga electron na lumipat patungo sa mga atomo na may higit na electronegativity, ginagawang posible hindi lamang upang mabuo nang malinaw at madali ang konseptong ito, ngunit gawin din batayan sa pag-unawa sa likas na katangian ng mga bono ng kemikal.

Ang pagtatrabaho alinsunod sa prinsipyong "unang maunawaan, at pagkatapos ay alalahanin", na inilalapat ang diskarte ng kabalintunaan at paglikha ng mga sitwasyon ng problema sa silid aralan, makakakuha ka ng hindi lamang magagandang mga kinalabasan sa pag-aaral, ngunit makamit din ang pag-unawa sa kahit na ang pinaka-kumplikadong mga abstract na konsepto at kahulugan.

Aralin 2.
Pagkonekta ng mga atom ng metal
na may mga hindi metal

Kailan pagsuri sa takdang-aralin Inaanyayahan ko ang mga mag-aaral na ihambing ang dalawang bersyon ng isang visual na representasyon ng pagsasama ng mga atom sa isang Molekyul.

Mga Pagpipilian ng Larawan ng Molecular Formation

M olecu l aftor a F 2

Pagpipilian 1.

Ang mga atom ng isang sangkap ng kemikal ay konektado.

Ang electronegativity ng mga atom ay pareho.

Walang pag-aalis ng mga electron ng valence.

Kung paano nabuo ang fluorine Molekyul F 2 ay hindi malinaw.

Pagpipilian 2.
Ang pagpapares ng mga electron ng valence ng magkatulad na mga atom

Inilalarawan namin ang mga electron ng valence ng mga atomo ng fluorine na may mga tuldok:

Walang pares ang mga electron ng valence ng mga atom ng fluorine ay bumuo ng isang karaniwang pares ng mga electron, na nakalarawan sa diagram ng Molekyul sa axis ng symmetry. Dahil ang pag-aalis ng mga electron ng valence ay hindi nangyari, ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo ng fluorine sa F 2 na Molekyul ay zero.

Ang resulta ng pagsasama-sama ng mga atom ng fluorine sa isang Molekyul na gumagamit ng isang karaniwang pares ng mga electron ay ang kumpletong panlabas na antas ng walong-electron ng parehong mga atomo ng fluorine.

Ang pagbuo ng oxygen molekule O 2 ay isinasaalang-alang sa isang katulad na paraan.

M olecu l at l o r o d o 2

Pagpipilian 1.
Paggamit ng mga atomic diagram

Pagpipilian 2.
Ang pagpapares ng mga electron ng valence ng magkatulad na mga atom

M o l e cu l al chlo r o g o d HCl

Pagpipilian 1.
Paggamit ng mga atomic diagram

Ang mas electronegative chlorine atom ay lumipat ng isang valence electron mula sa hydrogen atom. Sa mga atomo, lumitaw ang mga kondisyonal na singil: ang estado ng oksihenasyon ng hydrogen atom ay +1, ang estado ng oksihenasyon ng chlorine atom ay –1.

Bilang isang resulta ng pagsasama ng mga atom sa HCl Molekyul, ang atom na hydrogen ay "nawala" (ayon sa pamamaraan) ang valence electron nito, at ang atom ng chlorine ay nagpalawak ng antas ng panlabas na enerhiya sa walong electron.

Pagpipilian 2.
Pagpapares ng mga electron ng valence iba't ibang mga atomo

Ang mga hindi pares na valence electron ng hydrogen at chlorine atoms ay bumubuo ng isang pangkaraniwang pares ng mga electron, lumipat patungo sa mas electronegative chlorine atom. Bilang isang resulta, nabuo ang mga kondisyonal na singil sa mga atomo: ang estado ng oksihenasyon ng hydrogen atom ay +1, ang estado ng oksihenasyon ng chlorine atom ay –1.

Kapag ang mga atomo ay pinagsama sa isang Molekyul sa tulong ng isang karaniwang pares ng mga electron, ang kanilang mga panlabas na antas ng enerhiya ay kumpleto. Para sa isang hydrogen atom, ang panlabas na antas ay nagiging two-electron, ngunit lumipat patungo sa mas electronegative chlorine atom, at para sa isang chlorine atom, isang matatag na antas ng walong electron.

Ipaalam sa amin na mas detalyado sa huling halimbawa - ang pagbuo ng HCl Molekyul. Aling pamamaraan ang mas tumpak at bakit? Napansin ng mga mag-aaral ang isang makabuluhang pagkakaiba. Ang paggamit ng mga atomic scheme sa pagbuo ng isang HCl na molekula ay nagsasangkot ng pag-aalis ng valence electron mula sa hydrogen atom patungo sa mas electronegative chlorine atom.

Hayaan akong ipaalala sa iyo na ang electronegativity (ang pag-aari ng mga atomo upang mapalitan ang mga electron ng valence mula sa iba pang mga atomo patungo sa kanilang sarili) ay likas sa lahat ng mga elemento sa iba't ibang degree.

Ang mga mag-aaral ay napagpasyahan na ang paggamit ng mga atomic diagram sa pagbuo ng HCl ay imposibleng ipakita ang pag-aalis ng mga electron sa isang mas electronegative na elemento. Ang tuldok na representasyon ng mga valence electron ay mas tumpak na nagpapaliwanag sa pagbuo ng hydrogen chloride Molekyul. Kapag ang H at Cl atoms ay pinagbuklod, ang valence electron ng hydrogen atom ay inilipat (sa diagram - paglihis mula sa axis ng symmetry) sa mas electronegative chlorine atom. Bilang kinahinatnan, ang parehong mga atomo ay nakakakuha ng isang tiyak na estado ng oksihenasyon. Ang mga walang pares na valence electron ay hindi lamang bumuo ng isang karaniwang pares ng mga electron na kumonekta sa mga atom sa isang molekula, ngunit nakumpleto rin ang panlabas na antas ng enerhiya ng parehong mga atomo. Ang mga scheme para sa pagbuo ng F 2 at O \u200b\u200b2 na mga molekula mula sa mga atomo ay mas nauunawaan din kapag ang mga valence electron ay inilalarawan ng mga tuldok.

Sumusunod sa halimbawa ng nakaraang aralin kasama ang pangunahing tanong na "Saan nagmula ang mga formula ng mga sangkap?" hiniling sa mga mag-aaral na sagutin ang tanong: "Bakit ang table salt ay may pormang NaCl?"

CHLORIDANATRIUM NaCl

Ginagawa ng mga mag-aaral ang sumusunod na diagram:

Sinabi namin: ang sosa ay isang elemento ng Ia subgroup, may isang valence electron, samakatuwid, ito ay isang metal; Ang murang luntian ay isang elemento ng subgroup ng VIIa, mayroong pitong mga electron ng valence, samakatuwid, ito ay isang hindi metal; sa sodium chloride, ang valence electron ng sodium atom ay makikitang patungo sa chlorine atom.

Tinanong ko ang mga tao: tama ba ang lahat sa pamamaraan na ito? Ano ang resulta ng pagsasama-sama ng mga atom ng sodium at chlorine upang mabuo ang NaCl Molekyul?

Sagot ng mga mag-aaral: ang resulta ng pagsasama ng mga atom sa NaCl Molekyul ay ang pagbuo ng isang matatag na walong-electron panlabas na antas ng chlorine atom at isang dalawang-electron panlabas na antas ng sodium atom. Ang kabalintunaan: dalawang valence electron sa panlabas na antas ng ikatlong enerhiya ay hindi nangangailangan ng isang sodium atom! (Gumagawa kami sa diagram ng sodium atom.)

Nangangahulugan ito na "hindi kapaki-pakinabang" para sa sodium atom na pagsamahin sa chlorine atom, at ang NaCl compound ay hindi dapat likas. Gayunpaman, alam ng mga mag-aaral mula sa mga kurso sa heograpiya at biology tungkol sa paglaganap ng table salt sa planeta at ang papel nito sa buhay ng mga nabubuhay na organismo.

Paano makahanap ng isang paraan mula sa kabalintunaan na sitwasyong ito?

Nakikipagtulungan kami sa mga scheme ng sodium at chlorine atoms, at nahulaan ng mga mag-aaral na kapaki-pakinabang para sa sodium atom na huwag lumipat, ngunit upang bigyan ang valence electron nito sa chlorine atom. Pagkatapos ang sodium atom ay makukumpleto ang pangalawang labas - pre-external - antas ng enerhiya. Para sa isang chlorine atom, ang antas ng panlabas na enerhiya ay magiging walong electron din:

Napagpasyahan namin: kapaki-pakinabang para sa mga atom ng metal na may isang maliit na bilang ng mga electron ng valence na mag-abuloy, at hindi ilipat ang kanilang mga electron ng valence sa mga di-metal na atomo. Dahil dito, ang mga metal atoms ay walang electronegativity.

Ipinapanukala kong ipakilala ang "sign of capture" ng isang banyagang valence electron ng isang di-metal na atom - isang square bracket.

Kapag naglalarawan ng mga electron ng valence na may mga tuldok, magiging ganito ang diagram ng koneksyon ng mga metal at di-metal na atom:

Inilabas ko ang atensyon ng mga mag-aaral na kapag ang isang valence electron ay inililipat mula sa isang metal (sodium) na atom sa isang hindi na metal (chlorine) na atomo, ang mga atomo ay ginagawang ions.

Ang mga ion ay sinisingil ng mga maliit na butil na ang mga atomo ay naging resulta ng paglipat o pagkakabit ng mga electron.

Ang mga palatandaan at halaga ng mga pagsingil ng ion at estado ng oksihenasyon ay nag-tutugma, at ang pagkakaiba sa disenyo ay ang mga sumusunod:

1 –1
Na, Cl - para sa estado ng oksihenasyon,

Na +, Cl - - para sa mga pagsingil sa ion.

C u a l c af 2

Ang calcium ay isang elemento ng subgroup IIa, mayroon itong dalawang mga electron ng valence, ito ay isang metal. Ibinibigay ng atom ng calcium ang mga valence electron na ito sa fluorine atom - isang di-metal, ang pinaka-electronegative na elemento.

Sa pamamaraan, inaayos namin ang mga hindi pares na valence electron ng mga atomo upang sila ay "makita" ang bawat isa at maaaring mabuo elektronikong pares:

Ang pagbubuklod ng mga calcium at fluorine atoms upang mabuo ang CaF 2 ay masiglang kanais-nais. Bilang isang resulta, ang antas ng enerhiya ng parehong mga atomo ay nagiging walong-electron: para sa fluorine, ito ang panlabas na antas ng enerhiya, at para sa calcium, ang pre-external na isa. Paglalarawan ng iskema ng paglipat ng mga electron sa mga atom (kapaki-pakinabang kapag nag-aaral ng mga reaksyon ng redox):

Inilabas ko ang atensyon ng mga mag-aaral na, tulad ng pag-akit ng mga negatibong sisingilin ng mga electron sa positibong sisingilin na nucleus ng isang atomo, ang mga ions na salungat na sisingilin ay pinanghahawakan ng lakas ng akit na electrostatic.

Ang mga ionic compound ay mga solido na may mataas na natutunaw na punto. Alam ng mga mag-aaral mula sa buhay: posible na mag-apoy ng asin sa mesa sa loob ng maraming oras upang hindi magawa. Ang temperatura ng gasolina ng burner ng gas (~ 500 ° C) ay hindi sapat upang matunaw ang asin
(t pl (NaCl) \u003d 800 ° C). Mula dito natapos namin: ang bono sa pagitan ng mga sisingilin na mga maliit na butil (ions) - ionic bond - ay napakalakas.

Upang buod: kapag ang mga atomo ng isang metal (M) ay pinagsama sa mga atomo ng isang hindi metal (He), walang pag-aalis, ngunit ang pagbabalik ng mga electron ng valence ng mga atomo ng metal sa mga atomo ng di-metal .

Sa kasong ito, ang mga electrically neutral atoms ay nagiging singil na mga particle - mga ions, na ang pagsingil nito ay kasabay ng bilang ng mga electron na naibigay (para sa isang metal) at nakakabit (para sa isang hindi metal).

Kaya, sa una sa dalawang aralin, nabuo ang konsepto ng "estado ng oksihenasyon", at sa pangalawa, ipinaliwanag ang pagbuo ng isang ionic compound. Ang mga bagong konsepto ay magsisilbing isang mahusay na batayan para sa karagdagang pag-aaral ng teoretikal na materyal, katulad: ang mga mekanismo ng pagbuo ng mga bono ng kemikal, ang pag-asa ng mga katangian ng mga sangkap sa kanilang komposisyon at istraktura, at pagsasaalang-alang ng mga reaksyon ng redox.

Bilang konklusyon, nais kong ihambing ang dalawang diskarte sa pamamaraan: ang pagtanggap ng isang kabalintunaan at ang pagtanggap ng paglikha ng mga sitwasyon ng problema sa silid-aralan.

Ang isang kabalintunaan na sitwasyon ay nilikha nang lohikal sa kurso ng pag-aaral ng bagong materyal. Ang pangunahing plus nito ay ang malalakas na emosyon, sorpresa ng mga mag-aaral. Ang sorpresa ay isang malakas na impetus sa pag-iisip sa pangkalahatan. Ito ay "nagbukas" nang hindi sinasadya ng pansin, pinapagana ang pag-iisip, ginagawang tuklasin at hanapin ang mga paraan upang malutas ang isyu.

Marahil ay tututol ang mga kasamahan: ang paglikha ng isang problemadong sitwasyon sa silid-aralan ay humahantong sa parehong bagay. Humahantong ito, ngunit hindi palaging! Bilang panuntunan, ang problemang tanong ay binubuo ng guro bago matuto ng bagong materyal at hindi pinasisigla ang lahat ng mag-aaral na magtrabaho. Maraming tao ang hindi nakakaunawa kung saan nagmula ang problemang ito at kung bakit, sa katunayan, kailangan nito ng solusyon. Ang pagtanggap ng isang kabalintunaan ay nilikha sa kurso ng pag-aaral ng bagong materyal, hinihimok ang mga mag-aaral na bumuo mismo ng problema, at samakatuwid, upang maunawaan ang mga pinagmulan ng paglitaw nito at ang pangangailangan para sa isang solusyon.

Naglakas-loob akong sabihin na ang kabalintunaan ay ang pinaka matagumpay na paraan upang buhayin ang mga mag-aaral sa silid-aralan, paunlarin ang kanilang mga kasanayan sa pagsasaliksik at pagkamalikhain.